Um carro continua se movendo por inércia após você parar de pressionar o pedal do acelerador. Outro carro freia bruscamente e para completamente. Um terceiro carro faz uma curva sem alterar sua rapidez. A física trata cada um desses casos como o mesmo tipo de questão: o que faz com que a velocidade de um objeto mude?
Movimento significa mudança de posição. A grandeza fundamental é a velocidade , que indica a rapidez e a direção com que a posição muda. Sua unidade no SI é metros por segundo . A velocidade pode mudar de três maneiras: pode aumentar de módulo, diminuir de módulo ou mudar de direção.
Uma mudança na velocidade é a aceleração . A aceleração indica a rapidez com que a velocidade muda a cada segundo e aponta na direção para a qual a velocidade está sendo “empurrada”. Sua unidade no SI é metros por segundo ao quadrado . Ao frear em linha reta, a velocidade aponta para frente, enquanto a aceleração aponta para trás. Ao fazer uma curva com rapidez constante, o valor da rapidez permanece o mesmo, mas a velocidade muda de direção; portanto, existe uma aceleração apontando para o lado de dentro da curva.
Utilize a situação ilustrada para associar as setas a um evento real de frenagem e para distinguir as forças do movimento resultante.
Uma força não é a mesma coisa que movimento. Forças são causas propostas. O movimento é o resultado que se pode medir.
Uma força é uma interação que pode alterar a velocidade de um objeto ou deformá-lo. A força é uma grandeza vetorial; portanto, possui módulo (intensidade) e direção. O símbolo padrão é . A unidade no SI é o newton .
Ao descrever uma força na física, é preciso indicar três coisas: o agente que a aplica, o objeto que a recebe e a direção escolhida como positiva. Por exemplo, uma estrada pode empurrar um carro para cima, e os freios podem empurrá-lo para trás por meio do atrito nos pneus.
Entre as forças que você encontrará no início deste curso, estão:
Erro comum: tratar a força como algo que um objeto possui, como um ingrediente armazenado. Uma força é algo que ocorre entre objetos. Sem interação, não há força.
A massa mede quanta inércia um objeto possui, ou seja, com que intensidade ele resiste a mudanças de velocidade. Sua unidade no SI é o quilograma . É mais difícil acelerar, desacelerar ou mudar a direção de um carrinho de compras com mais massa, pois alterar sua velocidade exige mais interação.
O peso é uma força. Trata-se da atração gravitacional sobre um objeto, apontando para baixo nas proximidades da superfície da Terra. Sua unidade no SI é o newton . O peso depende da intensidade do campo gravitacional local , que, próximo à Terra, é de cerca de .
A situação física envolve um objeto próximo a um planeta, onde a gravidade é aproximadamente uniforme ao longo das dimensões do objeto. As premissas do modelo são que o objeto é pequeno em comparação com o planeta e que é praticamente constante na região do movimento. Nessas condições, o peso relaciona-se com a massa pela equação:
Aqui, é o peso em newtons, é a massa em quilogramas e é a intensidade do campo gravitacional em metros por segundo ao quadrado. Verificação do caso limite. Se , então , o que condiz com a ideia de que a ausência de massa significa que não há nada sobre o qual a gravidade possa exercer tração.
Compare as leituras de balanças na Terra e na Lua para distinguir o que muda — a força gravitacional — daquilo que permanece constante: a inércia do objeto.